(57)【要約】【課題】モータの起動に使用される正特性サーミスタで無駄に電力が消費されることがなく、モータ起動時の動作の信頼性に優れ、モータに対する過電圧保護をより確実に行うことができると共にコンパクト化を達成することができるサーモスイッチ付き過負荷保護装置を提供する。【解決手段】本発明のサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０は、過負荷保護装置５１とサーモスイッチ４０とが一体となるように形成されると共に、過負荷保護装置５１の加熱ヒータ５３とサーモスイッチ４０のサーモスイッチ素子４０ａとが過負荷保護装置５１の樹脂ケース及びサーモスイッチ４０の金属ケースを介して熱的に接続されていることを特徴とする。【選択図】図２
2013030319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの電源線に直列に配設されるバイメタルスイッチ及び加熱ヒータを樹脂ケース内に収容して構成される過負荷保護装置と、
前記加熱ヒータによる熱応動で、モータ起動用の正特性サーミスタに流れる電流をモータの起動後に遮断するサーモスイッチと、
を有するサーモスイッチ付き過負荷保護装置であって、
前記サーモスイッチは、熱応動するサーモスイッチ素子と、このサーモスイッチ素子を収容する金属ケースと、を備え、
前記過負荷保護装置と前記サーモスイッチとが一体となるように形成されると共に、前記加熱ヒータと前記サーモスイッチ素子とが前記樹脂ケース及び前記金属ケースを介して熱的に接続されていることを特徴とするサーモスイッチ付き過負荷保護装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサーモスイッチ付き過負荷保護装置において、
前記モータは冷媒圧縮機のモータであると共に、このサーモスイッチ付き過負荷保護装置は冷媒圧縮機の外殻に取り付けられ、
前記サーモスイッチが前記正特性サーミスタに流れる電流を遮断した後に再び通電する際のオン復帰動作温度は、前記圧縮機の運転時における前記外殻の温度よりも高くなるように設定されていることを特徴とするサーモスイッチ付き過負荷保護装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のサーモスイッチ付き過負荷保護装置において、
前記サーモスイッチのオン復帰動作時期は、前記バイメタルスイッチが前記加熱ヒータによる熱応動で前記電源線に流れる電流を遮断した後に再び通電するオン復帰動作時期よりも早くなるように設定されていることを特徴とするサーモスイッチ付き過負荷保護装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーモスイッチ付き過負荷保護装置において、
前記サーモスイッチのオン復帰動作時期は、前記モータの起動が可能となる内部抵抗に戻る前記正特性サーミスタの復帰時期よりも早くなるように設定されていることを特徴とするサーモスイッチ付き過負荷保護装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のサーモスイッチ付き過負荷保護装置において、
前記サーモスイッチが前記正特性サーミスタに流れる電流を遮断するオフ動作温度と、前記サーモスイッチの前記オン復帰温度との差が、５℃以内となるように設定されていることを特徴とするサーモスイッチ付き過負荷保護装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のサーモスイッチ付き過負荷保護装置を備えるモータを搭載したことを特徴とする冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに使用されるサーモスイッチ付き過負荷保護装置及びこれを備えるモータを搭載した冷媒圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒圧縮機のモータを起動させる補助装置としては、正特性サーミスタ（Positive Temperature Coefficient(PTC)thermistors）が知られている。
次に参照する図７は、従来のモータの起動回路を示す回路図である。
この起動回路１０２は、正特性サーミスタ１１０を単相誘導電動機であるモータ１００の起動巻線（補助巻線）Ｓに直列に接続し、この起動巻線Ｓと運転巻線（主巻線）Ｍとの共通端子Ｃに過負荷保護装置１２０を接続している。
【０００３】
このような起動回路１０２においては、モータ１００を起動させる際に、単相交流電源１６０から正特性サーミスタ１１０を介して起動巻線Ｓに電力が供給される。その後、正特性サーミスタ１１０はその通電により発熱することで、内部抵抗が上昇していく。そして、モータ１００の起動後、正特性サーミスタ１１０の内部抵抗が上昇することで起動巻線Ｓを流れる電流は小さくなっていく。その一方で、モータ１００は、単相交流電源１６０から運転巻線Ｍに電力が供給されることにより定常状態で運転されることとなる。なお、符号１２０で示される過負荷保護装置は、モータ１００がオーバーロードの状態になると、加熱ヒータ１２２の熱でバイメタルスイッチ１２１が開くことでモータ１００を停止するようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような起動回路１０２においては、モータ１００の起動後の定常運転時においても、正特性サーミスタ１１０の発熱により数ワット（Ｗ）の電力が無駄に消費されることとなる。
【０００５】
そこで、従来、モータの起動後に正特性サーミスタで消費される無駄な電力を削減するモータ起動回路が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このモータ起動回路は、図示しないが、モータの起動巻線に対して起動用正特性サーミスタ及びトライアックを直列に接続すると共に、前記トライアックをオン／オフさせるトライアック制御用正特性サーミスタを前記した直列回路に対して並列に接続している。
このモータ起動回路によれば、モータの起動後に、トライアック制御用正特性サーミスタによってオフされたトライアックが前記した直列回路を開いて電流を遮断するようになっている。その結果、このモータ起動回路によれば、モータの起動後における起動用正特性サーミスタの電力消費を低減することができる。
【０００６】
また、従来、正特性サーミスタでの無駄な電力を削減するモータ起動装置として、正特性サーミスタとモータの過電圧保護装置とをユニット化したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
このモータ起動装置においては、正特性サーミスタの熱と過電圧保護装置を構成する加熱ヒータの熱によってサーモスイッチが開いてモータへの起動電流が遮断されるようになっている。そして、起動電流が遮断されることで正特性サーミスタの発熱が中断された後は、加熱ヒータの熱でサーモスイッチのオフ状態が維持されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６０９９２号公報
【特許文献２】特公昭６１−３２９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のモータ起動回路では、モータが定常運転に移行した後であってもトライアック制御用正特性サーミスタに対して通電が継続される。そのために、トライアック制御用正特性サーミスタで電力が無駄に消費されることとなる。また、トライアックは雷等のサージ電流に弱く、これによりトライアックがオフ状態になるとモータを起動することができない。そのため、このモータ起動回路はモータ起動時の信頼性が不充分となる。
【０００９】
また、特許文献２に記載のモータ起動装置は、正特性サーミスタとモータの過電圧保護装置とをユニット化するために大型化すると共に、正特性サーミスタの発生する熱が過電圧保護装置を構成するバイメタルスイッチに影響するために過電圧保護装置が誤動作する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、モータ起動時の動作の信頼性に優れるサーモスイッチ付き過負荷保護装置及びこれを備えるモータを搭載する冷媒圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決する本発明は、モータの電源線に直列に配設されるバイメタルスイッチ及び加熱ヒータを樹脂ケース内に収容して構成される過負荷保護装置と、前記加熱ヒータによる熱応動で、モータ起動用の正特性サーミスタに流れる電流をモータの起動後に遮断するサーモスイッチと、を有するサーモスイッチ付き過負荷保護装置であって、
前記サーモスイッチは、熱応動するサーモスイッチ素子と、このサーモスイッチ素子を収容する金属ケースと、を備え、前記過負荷保護装置と前記サーモスイッチとが一体となるように形成されると共に、前記加熱ヒータと前記サーモスイッチ素子とが前記樹脂ケース及び前記金属ケースを介して熱的に接続されていることを特徴とする。
また、前記課題を解決する本発明の冷媒圧縮機は、前記サーモスイッチ付き過負荷保護装置を備えるモータを搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータ起動時の動作の信頼性に優れるサーモスイッチ付き過負荷保護装置及びこれを備えるモータを搭載する冷媒圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置を有する冷媒圧縮機の斜視図であり、冷媒圧縮機からサーモスイッチ付き過負荷保護装置を分離して示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置を有するモータの起動回路を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置の外観を示す斜視図である。
【図４】サーモスイッチと過負荷保護装置とに分解した図３のサーモスイッチ付き過負荷保護装置の分解斜視図である。
【図５】（ａ）は、図３のサーモスイッチ付き過負荷保護装置を構成する過負荷保護装置からケースの蓋体を除いて上方からその内部を見下ろした様子を示す内部構成説明図、（ｂ）は、（ａ）に示す過負荷保護装置からさらに可動接点板及びバイメタルスイッチを除いて上方からその内部を見下ろした様子を示す内部構成説明図である。
【図６】（ａ）は、図３のVIａ−VIａ断面図、（ｂ）は、図３のVIｂ−VIｂ断面図である。
【図７】従来のモータの起動回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明における上下前後左右の方向については、図１に示す上下前後左右の方向を基準とする。
図１に示すように、本実施形態に係る密閉型圧縮機１０（以下、単に「圧縮機１０」と称する）は、密閉容器１内に、図示しない圧縮要素を駆動する電動要素が収納されて構成されている。なお、密閉容器１は、特許請求の範囲にいう「外殻」に相当する。
ちなみに、電動要素は、後記する単相誘導電動機であるモータ１１（図２参照）で構成され、このモータ１１が前記圧縮要素を駆動することで、例えば、冷蔵庫、エアコン等の冷凍サイクルの低圧側から戻ってきた冷媒を冷凍サイクルの高圧側に吐出するように構成されている。ちなみに、本実施形態での圧縮機１０は、次に説明するサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０を有するモータ１１（図２参照）の起動回路２（図２参照）を備える以外は、周知の密閉型圧縮機と同様の構成となっているのでその詳細な説明は省略する。
【００１５】
図１中、符号２０は、密閉容器１の側面に設けられた気密端子であり、３つのピン端子Ｔｍ、ピン端子Ｔｓ及びピン端子Ｔｃで構成されている。符号３０は、モータ１１（図２参照）の起動用の正特性サーミスタであり、符号５０は、サーモスイッチ４０と過負荷保護装置５１とが一体となるように形成されたサーモスイッチ付き過負荷保護装置である。ちなみに、正特性サーミスタ３０は、過負荷保護装置５１と分離していると共に、サーモスイッチ４０とも分離している。
なお、正特性サーミスタ３０及びサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０は、次に説明するように、モータ１１（図２参照）とピン端子Ｔｍ、ピン端子Ｔｓ及びピン端子Ｔｃを介して電気的に接続されている。
【００１６】
次に参照する図２は、本実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置を有するモータの起動回路を示す回路図である。
単相誘導電動機であるモータ１１は、図２に示すように、運転巻線Ｍ（主巻線）と起動巻線Ｓ（補助巻線）とを有している。
【００１７】
運転巻線Ｍは、その両端が前記したピン端子Ｔｍ及びピン端子Ｔｃのそれぞれと電気的に接続されている。そして、起動巻線Ｓは、その両端がピン端子Ｔｓ及びピン端子Ｔｃのそれぞれと電気的に接続されている。ちなみに、ピン端子Ｔｃは、運転巻線Ｍと起動巻線Ｓとの共通端子となっている。
【００１８】
符号６０は、１００Ｖの単相交流電源であり、この単相交流電源６０は、電源端子３及び電源端子４と電気的に接続されている。電源端子３は、運転スイッチ５及び過負荷保護装置５１が直列に配設される電源線６の一端と接続されている。また、電源端子４は、電源線７の一端と接続されている。なお、運転スイッチ５は、図示しない温度制御装置によってオン，オフされるもので、圧縮機１０（図１参照）が、例えば冷蔵庫に使用される場合には、庫内の温度が上限温度になるとオンし、下限温度になるとオフするようになっている。
電源線６の他端は、ピン端子Ｔｃと接続されており、電源線７の他端は、ピン端子Ｔｍと接続されている。つまり、主巻線としての運転巻線Ｍは、電源線６，７間に接続されている。
【００１９】
補助巻線としての起動巻線Ｓのピン端子Ｔｓは、正特性サーミスタ３０及びサーモスイッチ４０（サーモスイッチ素子４０ａ）を直列に介して電源線７に接続されている。
【００２０】
正特性サーミスタ３０としては、例えば、チタン酸バリウムを主成分とした酸化物半導体セラミックで構成されているものを使用することができる。正特性サーミスタ３０は、キュリー温度を有し、電気抵抗値がこのキュリー温度から急激に増大する特性を有する。
本実施形態での正特性サーミスタ３０としては、例えば、常温（２５℃前後）では５Ω程度、１２０℃では０．１ｋΩ程度、１４０℃では１ｋΩ〜１０ｋΩ程度のものを好適に使用することができる。
【００２１】
サーモスイッチ４０は、次に説明する過負荷保護装置５１と共にサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０を構成している。
本実施形態でのサーモスイッチ４０は、常閉形のスナップアクションバイメタルで構成されるサーモスイッチ素子４０ａを備えている。そして、このサーモスイッチ４０は、熱的影響を受けることによって、具体的には、後記する過負荷保護装置５１の加熱ヒータ５３の発熱によって開くようになっている。このサーモスイッチ素子４０ａは、所定の温度でスナップ動作するように湾曲した形状を呈している。
【００２２】
このようなサーモスイッチ素子４０ａは、スナップ動作の繰り返しによる疲労を低減し長寿命化を図るために、後記するように、オフ動作温度とオン復帰動作温度の差を小さく設定することが望ましい。また、サーモスイッチ素子４０ａの湾曲の曲率は、所定のオフ動作温度及びオン復帰動作温度を設定することができる範囲で、可能な限り小さい方が、寿命が長くなるので望ましい。
【００２３】
本実施形態でのサーモスイッチ４０は、このように開くことで正特性サーミスタ３０への電流を遮断するが、このサーモスイッチ４０のオフ動作温度は、後記するように、このサーモスイッチ４０が取り付けられる密閉容器１の側面（圧縮機１０の外殻）の温度、具体的には、圧縮機１０の定常運転時における密閉容器１の側面の温度よりも高い温度となるように設定されることが望ましい。つまり、熱容量の大きい圧縮機１０の密閉容器１の温度よりもサーモスイッチ４０のオフ動作温度を高く設定することによって、サーモスイッチ４０が自然放熱で、より早く温度が下降するので、サーモスイッチ４０の復帰動作時間を短縮することができる。
【００２４】
ちなみに、本実施形態でのサーモスイッチ４０は、そのオフ動作温度が、後記する過負荷保護装置５１のバイメタルスイッチ５２のオフ動作温度（例えば、約１６０℃程度）よりも低く設定されており、本実施形態では、７５〜７９℃程度（オフ動作温度）になると開いてオフ動作するように設定されている。なお、サーモスイッチ４０のオフ動作温度及びバイメタルスイッチ５２のオフ動作温度は、この範囲に限定されるものではなく、サーモスイッチ４０のオフ動作温度は、バイメタルスイッチ５２のオフ動作温度よりも低い範囲で適宜に設定することができる。
【００２５】
また、このサーモスイッチ４０は、このオフ動作温度から降温して再び正特性サーミスタ３０に通電可能に復帰することとなるが、このサーモスイッチ４０のオン復帰動作時期は、後記するように、過負荷保護装置５１のバイメタルスイッチ５２のオン復帰動作時期よりも早くなるように設定されていることが望ましい。また、サーモスイッチ４０のオン復帰動作温度は、過負荷保護装置５１のバイメタルスイッチ５２のオン復帰動作温度よりも高くなるように設定されていることが望ましい。
【００２６】
また、サーモスイッチ４０のオン復帰動作時期は、前記正特性サーミスタ３０の復帰時期、つまり、モータ１１の起動が可能となる内部抵抗に戻る復帰時期よりも早くなるように設定されていることが望ましい。
ちなみに、本実施形態でのサーモスイッチ４０のオン復帰温度は、７０〜７４℃程度に設定されている。このオン復帰温度は、これに限定されることなく適宜に設定することができるが、サーモスイッチ４０のオフ動作温度とオン復帰温度との差は、５℃以内で設定されることが望ましい。
【００２７】
過負荷保護装置５１は、常閉形のバイメタルスイッチ５２と、このバイメタルスイッチ５２を加熱する加熱ヒータ５３とを備えている。そして、ピン端子Ｔｃに対してバイメタルスイッチ５２と加熱ヒータ５３とがこの順番で電気的に接続されている。
【００２８】
このような過負荷保護装置５１は、単相交流電源６０によるモータ１１の運転中に、モータ１１に過負荷が掛かると、加熱ヒータ５３による発熱でバイメタルスイッチ５２が開くことで電流を遮断する。その結果、モータ１１は、過負荷状態での運転を避けることができる。その後、電流の遮断によって加熱ヒータ５３の加熱が中断することでバイメタルスイッチ５２が所定の温度まで低下すると、バイメタルスイッチ５２が自動復帰して通電を再開する。つまり、モータ１１の運転が再開されることとなる。
【００２９】
バイメタルスイッチ５２のオン復帰動作時期は、前記したように、サーモスイッチ４０のオン復帰動作時期よりも遅くなるように設定されていることが望ましい。ちなみに、本実施形態でのバイメタルスイッチ５２のオン復帰動作時期は、７０℃程度に設定されている。
つまり、過負荷保護装置５１のバイメタルスイッチ５２がオフ動作し、再びオン復帰動作を行って回路に通電される際に、既にサーモスイッチ４０がオン復帰していることとなる。その結果、バイメタルスイッチ５２がオン復帰してモータ１１を起動できる状態になっている場合には、常に正特性サーミスタ３０に通電できる状態となっている。したがって、バイメタルスイッチ５２がオン復帰しているにも関わらずモータ１１を起動できない事態を回避することができる。
【００３０】
加熱ヒータ５３の発熱量は、バイメタルスイッチ５２とサーモスイッチ４０の動作時間に大きな影響を与えるので、発熱量を決定する抵抗値の選定が重要となる。サーモスイッチ４０が所定の時間でオフ動作し、正特性サーミスタ３０に流れる電流を遮断するためには、例えば、定格電流１.０Ａから２.０Ａの圧縮機１０（図１参照）においては、加熱ヒータ５３の抵抗値が２３００ｍΩから５７５ｍΩのものが望ましく、また、定格電流２.２Ａから３.０Ａの圧縮機１０においては、加熱ヒータ５３の抵抗値が４７５ｍΩから２５５ｍΩのものが望ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０についてさらに具体的に説明する。
次に参照する図３は、本実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置の外観を示す斜視図である。
図４は、本発明の実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置の分解斜視図である。
図５（ａ）は、図３のサーモスイッチ付き過負荷保護装置を構成する過負荷保護装置からケースの蓋体を除いて上方からその内部を見下ろした様子を示す内部構成説明図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す過負荷保護装置からさらに可動接点板及びバイメタルスイッチを除いて上方からその内部を見下ろした様子を示す内部構成説明図である。
図６（ａ）は、図３のVIａ−VIａ断面図、図６（ｂ）は、図３のVIｂ−VIｂ断面図である。
【００３２】
図３及び図４に示すように、サーモスイッチ付き過負荷保護装置５０は、別々の工程で作製された過負荷保護装置５１とサーモスイッチ４０を一体となるように組み合わせたものである。まず、過負荷保護装置５１について説明する。
過負荷保護装置５１は、電気絶縁性の合成樹脂からなるケース５１ａ（樹脂ケース）でハウジングが形成されている。
このケース５１ａは、図４に示すように、ケース本体５１ａ１及び蓋体５１ａ２で構成されている。
ちなみに、本実施形態でのケース５１ａは、不飽和ポリエステル樹脂で形成されているが、所定の強度及び加工性を有する電気絶縁性材料であれば不飽和ポリエステル樹脂に限定されるものではない。
【００３３】
ケース本体５１ａ１のサーモスイッチ４０と向き合う側は、サーモスイッチ４０の後記する金属ケース４３が当接した際に密着するように、平坦部５１ｂが形成されている。ちなみに、図２に示す加熱ヒータ５３の熱は、ケース５１ａ（樹脂ケース）の平坦部５１ｂ及び金属ケース４３を介してサーモスイッチ素子４０ａ（図２参照）に伝達されることとなる。つまり、加熱ヒータ５３とサーモスイッチ素子４０ａとは、ケース５１ａの平坦部５１ｂ及び金属ケース４３を介して熱的に接続されている。
【００３４】
一方、ケース５１ａの蓋体５１ａ２の上面には、図３に示すように、この蓋体５１ａ２に固定されたソケット端子５４が設けられている。このソケット端子５４には、圧縮機１０（図１参照）のピン端子Ｔｃが圧挿されるようになっている。過負荷保護装置５１は、このソケット端子５４を介してモータ１１（図２参照）の運転巻線Ｍ（図２参照）及び起動巻線Ｓ（図２参照）と電気的に接続されると共に、圧縮機１０に対して取り外し自在に支持されることとなる。
【００３５】
また、ケース５１ａの蓋体５１ａ２の上面には、ケース５１ａ内に配置された、次に説明する固定接点板７０（図５（ａ）参照）とソケット端子５４とを電気的に接続するためのリード部５６を有している。
なお、図３中、符号４１及び４２は、サーモスイッチ４０の後記するタブ端子であり、符号５５は、過負荷保護装置５１の後記するタブ端子である。図４中、符号４１及び４２は、サーモスイッチ４０の後記するタブ端子であり、符号５５は、過負荷保護装置５１の後記するタブ端子であり、符号４８は、サーモスイッチ４０の後記するホルダーであり、符号４９は、ホルダー４８の後記する支持腕であり、符号５８は、ホルダー４８の後記する支持部である。
【００３６】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、過負荷保護装置５１のケース５１ａ内には、可動接点板７１（図５（ａ）参照）、固定接点板７０、バイメタルスイッチ５２（図５（ａ）参照）、及び加熱ヒータ５３（図５（ｂ）参照）が配設されている。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、可動接点板７１は、ケース５１ａ内で左右方向に延在する細長で可撓性の長方形板体で形成され、後記する皿状のバイメタルスイッチ５２よりも上方（図５（ａ）の紙面手前側）に配置されている。
【００３８】
この可動接点板７１は、その一端側（図５（ａ）での右側）が、平面視で略Ｌ字状の中継板７２に支持されると共に、その他端側（図５（ａ）での左側）が自由端となっている。そして、可動接点板７１の自由端には、その下面（図５（ａ）の紙面裏側の面）に可動接点７３（図５（ａ）中、隠れ線（破線）で示す）が設けられている。
なお、図５（ａ）中、符号７５は、次に説明する固定接点板７０に設けられた固定接点（図５（ａ）中、隠れ線（破線）で示す）である。
【００３９】
固定接点板７０は、図５（ｂ）に示すように、加熱ヒータ５３の左側に配置され、加熱ヒータ５３寄りに固定接点７５を有している。この固定接点板７０は、図５（ａ）に示す可動接点板７１よりも下方（図５（ａ）の紙面裏側に向かう方向）に配置されており、図５（ａ）に示す固定接点７５と可動接点７３とは当接し合うことで電気的に接触可能となっている。ちなみに、固定接点板７０は、図３に示すリード部５６と電気的に接続されている。
【００４０】
図５（ａ）に示すバイメタルスイッチ５２は、前記したように、皿状に形成されており、常温では下方（図５（ａ）の紙面裏側に向かう方向）に凸となるように湾曲している。また、このバイメタルスイッチ５２は、図５（ｂ）に示す加熱ヒータ５３で所定の温度以上となるように加熱された際に、上方（図５（ａ）の紙面手前側に向かう方向）に凸となるようにスナップ動作を行って反転する。そして、バイメタルスイッチ５２は、このように反転した際に、図５（ａ）に示す可動接点板７１を上方（図５（ａ）の紙面手前側に向かう方向）に押し上げるようになっている。つまり、固定接点７５と可動接点７３（図５（ａ）参照）とが離間するようになっている。
【００４１】
また、図５（ａ）に示すバイメタルスイッチ５２は、所定の温度にまで低下すると、下方（図５（ａ）の紙面裏側に向かう方向）に凸となるように復元する。この際、固定接点７５と可動接点７３とは可動接点板７１の復元力によって再び当接し合うこととなる。
【００４２】
加熱ヒータ５３は、図５（ｂ）に示すように、コイル状に形成され、その両端が中継板７２とヒータ端子７４とに電気的に接続されている。この加熱ヒータ５３は、略ドーナツ状に形成されており、皿形状のバイメタルスイッチ５２（図５（ａ）参照）の外径よりもやや小さい外径となるように形成されることで、バイメタルスイッチ５２の裏側（図５（ａ）の紙面裏側）でこれに隠れるように配置されている。また、加熱ヒータ５３は、後記するように、ケース５１ａの平坦部５１ｂ（図４参照）寄りに配置され、サーモスイッチ４０に対する伝熱性を向上させている。また、加熱ヒータ５３を、ケース５１ａに当接してセラミック系接着剤で接着することによってサーモスイッチ４０に対する伝熱性を向上させることも望ましい手段である。
ちなみに、ヒータ端子７４は、タブ端子５５と電気的に接続され、このタブ端子５５は、前記したように、運転スイッチ５（図２参照）を介して電源端子３（図２参照）と接続されている。
【００４３】
なお、図３並びに図５（ａ）及び（ｂ）中の太線矢印は、過負荷保護装置５１のソケット端子５４からタブ端子５５までの電気的接続経路を示すものである。つまり、図３に示すピン端子Ｔｃに対してソケット端子５４が電気的に接続されことで、図３に示すソケット端子５４及びリード部５６、図５（ａ）に示す固定接点板７０、固定接点７５、可動接点７３、可動接点板７１、及び中継板７２、並びに図５（ｂ）に示す加熱ヒータ５３、ヒータ端子７４及びタブ端子５５がこの順番で電気的に接続された直列回路が形成されることとなる。図５（ａ）及び（ｂ）中、符号４１及び符号４２は、次に説明するサーモスイッチ４０（図４参照）のタブ端子である。
【００４４】
サーモスイッチ４０は、前記したように、過負荷保護装置５１（図３参照）と一体となってサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０（図３参照）を構成している。
【００４５】
サーモスイッチ４０は、図４に示すように、サーモスイッチ素子４０ａ（図２参照）を内蔵する金属ケース４３と、この金属ケース４３を支持するホルダー４８とを備えている。
【００４６】
金属ケース４３は、図４に示す前後方向に長い略直方体の形状を呈しており、過負荷保護装置５１の平坦部５１ｂと当接して密着可能なように、平坦部５１ｂとの対向面が平坦となっている。
ちなみに、平坦部５１ｂと金属ケース４３との接合部には、シリコーングリス等のサーマルグリスを介在させることが望ましい。このことで、加熱ヒータ５３とサーモスイッチ４０との熱結合性が良好となり、サーモスイッチ４０の動作特性（サーモスイッチ素子４０ａ（図２参照）の応答性）を一段と向上させることがきる。
【００４７】
金属ケース４３は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ケース本体４３ａと蓋体４３ｂとで形成されている。ちなみに、ケース本体４３ａと蓋体４３ｂとは相互に電気的に絶縁されて接合されている。具体的には、ケース本体４３ａに対して蓋体４３ｂは、図示しない可撓性の電気絶縁材を介して接合されている。
【００４８】
そして、本実施形態でのケース本体４３ａは、図４に示すタブ端子４１と電気的に接続され、蓋体４３ｂは、図４に示すタブ端子４２と電気的に接続されている。
ちなみに、本実施形態でのタブ端子４１（図４参照）は、図示しないが、正特性サーミスタ３０（図２参照）と電気的に接続され、タブ端子４２（図４参照）は、電源線７（図２参照）と接続されている。
【００４９】
サーモスイッチ素子４０ａは、図６（ａ）に示すように、前後方向に長いバイメタルスイッチで構成され、金属ケース４３の前後方向に延在するように金属ケース４３内に密封されている。
【００５０】
このようなサーモスイッチ素子４０ａの後端はケース本体４３ａに支持されると共にケース本体４３ａと電気的に接続されている。そして、サーモスイッチ素子４０ａの前端は、自由端となっており、この自由端には、可動接点４６が設けられている。
また、この可動接点４６と当接可能なように、蓋体４３ｂの内側には固定接点４７が設けられている。
ちなみに、サーモスイッチ４０（サーモスイッチ素子４０ａ）は、前記したように、常閉形のものであり、加熱ヒータ５３（図２参照）で加熱されて所定の温度以上となった際に、スナップ動作を行って開くことで電流を遮断するようになっている。
【００５１】
ホルダー４８は、図６（ｂ）に示すように、支持部５８と、支持腕４９とを備えている。
支持部５８には、金属ケース４３を支持すると共に、この金属ケース４３を過負荷保護装置５１の平坦部５１ｂ（図４参照）に臨ませるように開口部５７が形成されている。
支持腕４９は、支持部５８から延出して過負荷保護装置５１をその両側から挟持するように形成されている。本実施形態でのホルダー４８は、電気絶縁性の合成樹脂で形成されている。
【００５２】
本実施形態での過負荷保護装置５１に対するサーモスイッチ４０の取り付けは、過負荷保護装置５１のケース本体５１ａ１とサーモスイッチ４０のホルダー４８との接着を想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネジ等の締結具によるものであってもよい。
【００５３】
また、図４に示すように、ホルダー４８の支持部５８の前側（図４の紙面上側）は、金属ケース４３を合成樹脂で覆わずに開放している。この前側が開放されているのは、加熱ヒータ５３で加熱されて開いたサーモスイッチ素子４０ａを復帰させる際に、サーモスイッチ素子４０ａの放熱を促がすようにしたものである。なお、図６（ｂ）に示すように、本実施形態での金属ケース４３の下側面（蓋体４３ｂ）が支持部５８を構成する合成樹脂で覆われているが、この下側面は放熱面として機能している。なお、この下側面には、図示しないが、スリット、孔等を設けることにより放熱を促がす構成としてもよい。
なお、図６（ａ）中、符号５３は、加熱ヒータである。また、図６（ｂ）中、符号５４は、過負荷保護装置５１のソケット端子であり、符号７１は、過負荷保護装置５１の可動接点板であり、符号７２は、過負荷保護装置５１の中継板であり、符号７３は、過負荷保護装置５１の可動接点であり、符号７５は、過負荷保護装置５１の固定接点板である。
【００５４】
次に、本実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０を有する圧縮機１０の動作について主に図２を参照しながら説明する。
ピン端子Ｔｍ，Ｔｓ，Ｔｃを介して正特性サーミスタ３０とサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０とが取り付けられた圧縮機１０（図１参照）は、図示しない凝縮器、減圧器、及び蒸発器と共に冷凍サイクルを構成する。
この冷凍サイクルが起動する際には、運転スイッチ５がオンになる。そして、常閉形のサーモスイッチ４０がオンになっていることで、単相交流電源６０から運転巻線Ｍ（主巻線）及び起動巻線Ｓ（補助巻線）に電力が供給されると、モータ１１の回転子（図示省略）が起動して回転する。そして、電動要素としてのモータ１１を有する圧縮機１０（図１参照）は、このようにモータ１１が起動することで、前記した圧縮要素が冷凍サイクルの高圧側に冷媒を送出する。
【００５５】
そして、起動後の正特性サーミスタ３０は、単相交流電源６０からの通電により自己発熱して高抵抗となる。その結果、起動巻線Ｓ（補助巻線）を流れる電流は次第に微弱となっていくと共に、モータ１１は、主に運転巻線Ｍ（主巻線）に供給される電流によって回転する定常運転に移行する。
【００５６】
一方、単相交流電源６０からの電流によって過負荷保護装置５１の加熱ヒータ５３が発熱すると、サーモスイッチ４０は、そのオフ動作温度がバイメタルスイッチ５２のオフ動作温度よりも低い範囲、具体的には前記した７５〜７９℃の範囲内で設定された所定のオフ動作温度まで昇温することで開く。つまり、正特性サーミスタ３０に供給される電流は、モータ起動後にサーモスイッチ４０によって遮断される。
そして、モータ１１の定常運転中においては、サーモスイッチ４０は加熱ヒータ５３の熱によりオフ状態が維持される。
【００５７】
次に、本発明の実施形態に係るサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０及び圧縮機１０の奏する作用効果について説明する。
本実施形態によれば、モータ１１の起動後に、起動回路２の電流を遮断するサーモスイッチ４０を開くために、過負荷保護装置５１を構成する加熱ヒータ５３の熱を利用するので、例えば、特許文献１のように、起動回路２の電流を遮断するためだけに発熱素子（トライアック制御用正特性サーミスタ）を設けるものと異なって、正特性サーミスタで電力が無駄に消費されることを防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、起動回路２の電流を遮断するために、例えば、特許文献１に記載のモータ起動回路と異なって、雷等によるサージ電流に弱いトライアックを構成要素として必要としないので、モータ起動時の動作の信頼性に優れる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、例えば特許文献２のモータ起動装置のように過電圧保護装置と正特性サーミスタとをユニット化したものと異なって、サーモスイッチ付き過電圧保護装置５０は正特性サーミスタ３０と分離しているので、そのコンパクト化を達成することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、サーモスイッチ付き過電圧保護装置５０と正特性サーミスタ３０とが分離しているので、過電圧保護装置５１が正特性サーミスタ３０の熱で誤動作する虞を低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、サーモスイッチ付き過電圧保護装置５０と、比較的に熱容量の大きい正特性サーミスタ３０とが分離しているので、例えば、圧縮機１０を再起動する場合に、例えば特許文献２のように過電圧保護装置と正特性サーミスタとをユニット化したものと異なって、サーモスイッチ４０のオン復帰時間を短縮することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、ケース本体５１ａ１に形成された平坦部５１ｂに密着するようにサーモスイッチ４０の金属ケース４３が配置されるので、加熱ヒータ５３の熱は、この平坦部５１ｂを介してサーモスイッチ４０に効率よく伝達されることとなる。そのため、本実施形態によれば、サーモスイッチ４０の応答性が良好となる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、サーモスイッチ４０のオン復帰動作温度が、圧縮機１０の運転時における密閉容器１（外殻）の温度よりも高くなるように設定されているので、サーモスイッチ４０が単に自然放熱することで、より早く温度が下降する。その結果、本実施形態によれば、サーモスイッチ４０の復帰動作時間を短縮することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、サーモスイッチ４０のオン復帰動作時期は、バイメタルスイッチ５２のオン復帰動作時期よりも早くなるように設定されている。そのため、本実施形態によれば、過負荷保護装置５１のバイメタルスイッチ５２がオフ動作し、再びオン復帰動作を行って回路に通電される際に、既にサーモスイッチ４０がオン復帰していることとなる。その結果、バイメタルスイッチ５２がオン復帰してモータ１１を起動できる状態になっている場合には、常に正特性サーミスタ３０に通電できる状態となっている。したがって、バイメタルスイッチ５２がオン復帰しているにも関わらずモータ１１を起動できない事態を回避することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、正特性サーミスタ３０の復帰時期よりも、サーモスイッチ４０のオン復帰動作時期が早くなるように設定されているので、正特性サーミスタ３０が復帰しているにも関わらず、サーモスイッチ４０がオン動作しないことでモータ１１を起動できない事態を回避することができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、サーモスイッチ４０のオフ動作温度とオン復帰温度との差が５℃以内となるように設定されているので、サーモスイッチ４０の復帰時間を短縮化することができると共に、スナップ動作の繰り返しによる疲労を低減し長寿命化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、過負荷保護装置５１の加熱ヒータ５３と、サーモスイッチ４０とを前記した条件を満足するように熱的に結合することができる限りにおいて、既存の過負荷保護装置とサーモスイッチとを接合して構成することができるので、製造コストを削減することもできる。
【００６８】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、サーモスイッチ４０のタブ端子４１が正特性サーミスタ３０と電気的に接続され、タブ端子４２が電源線７と接続されていることを想定しているが、本発明は、タブ端子４１が電源線７と接続され、タブ端子４２が正特性サーミスタ３０と電気的に接続されていてもよい。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明の実施例を示しながら更に本発明を具体的に説明する。
本実施例では、図３に示すサーモスイッチ付き過負荷保護装置５０を取り付けた圧縮機１０（図１参照）を冷蔵庫に組み込んで運転した際の、サーモスイッチ４０（図３参照）の以下に示す動作温度及び動作時間を測定した。
【００７０】
本実施例でのサーモスイッチ４０のオフ動作温度は７６．８℃であり、オン復帰動作温度は、７２．１℃であった。なお、このオフ動作温度及びオン復帰動作温度を測定した際の圧縮機１０の運転電流は、１．６Ａであった。これらの測定結果を表１に示す。なお、表１中、復帰動作温度は「復帰温度」と記す。
【００７１】
【表１】
2013030319.tif 000003
【００７２】
また、本実施例では、圧縮機１０が「冷状態」である場合におけるサーモスイッチ４０のオフ動作時間と、「温状態」である場合におけるサーモスイッチ４０のオフ動作時間とを測定した。その結果を表１に示す。
なお、オフ動作時間とは、起動巻線Ｓ（図２参照）に通電が開始されてからサーモスイッチ４０がオフになるまでの時間を意味する。また、圧縮機１０が「冷状態」である場合とは、冷蔵庫を据え付けて電源を入れ、最初の運転状態の動作時間を意味する。また、圧縮機１０が「温状態」である場合とは、冷蔵庫内の温度制御が働いて圧縮機が断続運転する場合における動作時間を意味する。
【００７３】
また、サーモスイッチ４０のオン復帰時間を測定した。このオン復帰時間は、冷蔵庫の断続運転において、過負荷保護装置５１（図２参照）のバイメタルスイッチ５２が開いてからサーモスイッチ４０がオン復帰するまでの時間を測定したものである。その結果を表１に示す。ちなみに、正特性サーミスタ３０（図２参照）の復帰時間は、３分であった。
【００７４】
本実施例によれば、表１に示すように、サーモスイッチ４０のオフ動作温度とオン復帰温度との差が４．７℃（５℃以内）となっているので、サーモスイッチ４０の復帰時間を短縮化することができる。
また、サーモスイッチ４０のオフ動作時間（温状態）は、４０秒であり、モータ１１（図２参照）の起動開始から４０秒後には、正特性サーミスタ３０に流れる電流を遮断することができるので、正特性サーミスタ３０での消費電力が削減される。
ちなみに、オフ動作時間（冷状態）は、４分２５秒となっているが、この時間は、冷蔵庫の据え付け時におけるものであり冷蔵庫の通常運転時のものではない。
また、表１に示すように、冷蔵庫の断続運転において圧縮機が停止した時のサーモスイッチ４０のオン復帰動作時間は２分１１秒である。つまり、正特性サーミスタ３０の復帰時間（３分）よりも短い時間となっており、正特性サーミスタ３０が復帰した際には常にサーモスイッチ４０が復帰していることとなる。したがって、正特性サーミスタ３０が復帰した際には常にモータ１１の起動を行うことができることとなる。
【符号の説明】
【００７５】
１      密閉容器（外殻）
２      モータの起動回路
１０    密閉型圧縮機
１１    モータ
３０    正特性サーミスタ
４０    サーモスイッチ
４０ａ  サーモスイッチ素子
４３    金属ケース
４３ａ  ケース本体
４３ｂ  蓋体
４８    ホルダー
５０    過負荷保護装置
５１    サーモスイッチ付き過負荷保護装置
５１ａ  ケース（樹脂ケース）
５１ａ１  ケース本体
５１ａ２  蓋体
５１ｂ  平坦部
５２    バイメタルスイッチ
５３    加熱ヒータ
５７    開口部
６０    単相交流電源
Ｍ      運転巻線
Ｓ      起動巻線
Ｔｍ    ピン端子
Ｔｓ    ピン端子
Ｔｃ    ピン端子
【図１】
2013030319.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013030319.tif 000009
【図７】
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